에너지관리기능사 필기시험 4회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 에너지관리기능사 필기시험 4회 핵심 요약노트







아래에 정리되어 있는 핵심포인트를 먼저 공부하신 후에

실전테스트를 하는 것을 권해 드립니다.


실전테스트를 바로 하실 분은 

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1. 자동제어 및 계측 (Automatic Control & Measurement)


신호 전달 방법의 특징

  • 공기식: 시간이 오래 걸림, 전송 거리 약 100m ~ 150m, 시간 지연 큼 (느림)

  • 유압식: 전송 거리 약 300m

  • 전기식: 전송 거리 수 km, 시간 지연 작음 (빠름)

  • 오르자트 가스 분석계: 배기가스 중 CO2, O2, CO 세 성분을 순서대로 측정하는 데 사용됩니다.

  • 압력 측정 보호: 고온의 증기로부터 부르동관식 압력계의 손상을 막기 위해 사이펀관을 설치합니다.

  • 자동제어 종류

    • 인터로크 제어 (Interlock Control): 안전을 위해 설비 운전을 정지시키는 제어입니다. (예: 저수위, 압력 초과, 불착화 인터로크). 고연소 인터로크는 여기에 속하지 않습니다.

    • 캐스케이드 제어 (Cascade Control): 1차 제어장치(주 제어)의 명령을 바탕으로 2차 제어장치(보조 제어)가 제어량을 정밀하게 조절하는 측정 제어 방식입니다.



2. 연소 및 연료 (Combustion and Fuel)


연소의 기본 원리

  • 비등 (Boiling): 액체가 특정 온도 이상으로 가열되어, 증기압이 주위 압력보다 커져 액체의 표면뿐만 아니라 내부에서도 기화(증기 기포 발생)하는 현상입니다.

  • 보일의 법칙 (Boyle's Law): 모든 가스는 온도가 일정할 때, 가스의 비체적(체적)은 압력에 반비례합니다. (V는 1/P에 비례)

  • 공기비 (m) 관련 공식

    • 과잉 공기율: (m - 1) x 100%

    • 완전연소 시 실제 공기비: 기체 연료가 가장 낮습니다. (예: 프로판, 도시가스)


연료의 발열량 계산

  • 저위 발열량과 고위 발열량의 관계 (공식)

    • 저위 발열량 = 고위 발열량 - 600 x (9 x 수소함량 + 수분함량)

    • (단위: kcal/kg)

  • 예시 (중유): 수소 12%(0.12), 수분 0.4%(0.004)이고 저위 발열량이 9,850 kcal/kg일 때, 고위 발열량은 약 10,500 kcal/kg 입니다.


버너 종류

  • 예혼합 연소방식 버너 (기체 연료): 저압 버너, 고압 버너, 송풍 버너.

  • 중질유 연소방식: 초음파식 버너.



3. 보일러의 종류와 특징


보일러 종류별 특징

  • 수관식 보일러:

    • 특징: 고압, 대용량에 적합

    • 보유수량: 적음 (부하변동 시 압력 변화 큼)

    • 용량조절: -

    • 적합 용량: 증발량이 많아 대용량에 적합

    • 파열 위험: 파열 시 피해가 작음 (원통형 대비)

  • 주철제 보일러:

    • 특징: 저압용, 내식성이 우수함

    • 보유수량: 보유수량이 많음

    • 용량조절: 섹션 증감으로 용량 조절 용이

    • 적합 용량: 소용량에 적합

    • 파열 위험: 저압이므로 파열 시 피해가 작음

  • 노통 이음: 노통의 약한 단점을 보완하기 위해 약 1m 정도의 노통 이음을 설치하는데, 이를 아담슨 조인트라고 합니다.

  • 과열기 종류 (전열방식): 복사형, 대류형(접촉형), 복사·대류형(복사·접촉형). 병행류형은 해당되지 않습니다.


보일러 용량 및 효율

  • 보일러 효율 (열효율) 공식:

    • 보일러 효율(%) = [물의 양 x 물의 비중 x 변화 온도 / 공급 열량] x 100

    • 예시: 400kg 물을 20도C에서 80도C로 가열 (온도 변화 60도C)하는 데 40,000 kcal 공급 시, 효율은 [400 x 1 x 60] / 40,000 x 100 = 60% 입니다.

  • 증발 배수 공식:

    • 증발 배수 = 증기량 / 연료량

  • 상당 증발량 공식:

    • 상당 증발량 계산식에 보일러의 효율 값은 필요하지 않습니다. (필요 요소: 실제 증발량, 증기 엔탈피, 급수 엔탈피)

    • 상당 증발량 = [실제 증발량 x (증기 엔탈피 - 급수 엔탈피)] / 539

  • kW 환산: 1 kWh는 860 kcal에 해당합니다. (50 kW x 860 kcal/h = 43,000 kcal/h)



4. 보일러 급수 처리 및 안전 관리


급수 처리의 목적

  • 직접적인 목적: 스케일 생성 및 고착 방지, 부식 발생 방지, 가성 취화 발생 감소, 포밍/프라이밍 방지. (배관 내 수격작용 방지는 해당되지 않습니다.)

  • 외처리 (외부 처리) 종류: 여과법, 증류법, 기폭법, 탈기법, 화학적 처리법 (석회소다법, 이온교환법). (청관제 사용법은 내처리(내부 처리)입니다.)

  • 캐리오버 (Carryover, 기수공발): 보일러수 중에 용해된 고형분이나 수분이 증기의 흐름에 따라 발생 증기에 포함되어 분출되는 현상입니다.

  • 비수 방지관: 증기의 발생이 활발할 때 드럼 내 증기 취출구에 부착하여 증기 속의 수분 취출을 방지해 주는 관입니다.

  • 물의 임계점: 포화수가 증발 현상이 없고 액체와 기체의 구별이 없어지는 지점입니다.

    • 임계 온도: 374.15도C

    • 임계 상태에서의 증발 잠열은 0 입니다.


안전 및 운전 관리

  • 안전 밸브 설치 기준 (증기 보일러): 2개 이상 설치. (단, 전열 면적이 50 제곱미터 이하인 경우 1개 이상)

  • 증기 건도 기준: 강철제 보일러 98% 이상, 주철제 보일러 97% 이상.

  • 소음 기준 (강철제 보일러): 송풍기 소음은 95 dB 이하이어야 합니다.

  • 연료 배관 고정 장치 간격: 관경이 13 mm 이상 33 mm 미만인 경우 2 m마다 설치. (예: 25 mm 배관은 2 m마다)

  • 열효율 향상 대책: 연소실 내의 온도를 높여야 합니다.

  • 운전 정지 순서:

    1. 연료 공급 정지

    2. 공기 공급 정지

    3. 급수하여 압력을 낮추고 급수 펌프 정지

    4. 증기 밸브 차단

    5. 드레인 밸브 개방 (Open)

    6. 댐퍼 폐쇄 (Close)

  • 수면계 점검 순서: 물콕 및 증기콕을 닫는다, 드레인 콕을 열어 물이 나오는지 확인하는 것이 가장 먼저입니다.

  • 주증기 밸브 개방 (워터해머 방지): 워터해머 방지를 위해 주증기 밸브는 천천히 열어 증기를 조금씩 보내 관을 따뜻하게 해야 합니다. (단번에 완전히 열면 안 됨)

  • 보일러 수리 시 안전: 파이프 렌치는 망치 대용으로 사용하면 안 됩니다.

  • 보일러 관리자 준수 사항: 관리하는 보일러 검사 시에는 입회하여야 합니다.

  • 소형/주철제 보일러 옥내 설치 거리: 동체 최상부로부터 천장까지의 거리는 0.6 m 이상이어야 합니다.



5. 난방 및 열전달

  • 열의 이동: 온도차가 클수록 이동하는 열량은 증가합니다.

  • 통풍 방식: 통풍 저항이 큰 대형/고성능 보일러에 널리 사용되는 것은 평형 통풍 방식 (압입통풍 + 흡입통풍)입니다.

  • 증기 난방 (환수 방식):

    • 진공 환수식 증기 난방: 증기의 순환과 응축수 배출이 빠르고 방열량 조절이 광범위하며, 대규모 난방에 많이 채택됩니다.

  • 복사 난방의 특징 (장점):

    • 실내 온도 분포 균일, 쾌감도 높음.

    • 바닥면 이용도 높음.

    • 실내 공기 대류 적음 (먼지 상승 적음).

    • 실내 평균 온도가 낮아 손실 열량이 작습니다. (크다가 오답)

  • 방열기 밸브: 그랜드 패킹을 사용하지 않고 금속 벨로스로 밸브 축을 감싸 누설을 방지하는 밸브로, 팩 레스 밸브라고도 합니다.

  • 난방 부하 계산: 실내 조명 등 열 발생원에 의한 취득 열량은 난방 부하 계산 시 고려하지 않습니다.



6. 에너지이용합리화법

  • 법의 목적: 에너지의 수급 안정, 합리적이고 효율적인 이용 증진, 환경 피해 감소, 지구 온난화 최소화. (비효율적인 이용 증진이 오답)

  • 에너지 다소비 사업자 기준: 연료 · 열 및 전력의 연간 사용량 합계가 2천 toe (티오이) 이상인 자.

  • 철금속 가열로 기준: 정격 용량이 500,000 kcal/h를 초과하는 노.

  • 에너지 사용 계획 포함 사항: 수요 예측 및 공급 계획, 수급 영향 분석, 이용 효율 향상 방안. (열사용기자재의 판매 계획은 포함되지 않습니다.)

  • 열사용기자재 중 소형 온수 보일러 적용 범위:

    • 전열 면적 14 제곱미터 이하이며, 최고 사용 압력이 0.35 MPa 이하의 온수를 발생하는 보일러.

  • 한국에너지공단 위탁 업무가 아닌 것: 검사 대상 기기 관리자의 자격 기준 제정 (이는 산업통상자원부장관 또는 시·도지사의 고유 업무입니다).







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